集於一身的，就是OLED(Organic Light-Emitting Diodes，有機電激 發光二極體)。
目前市面上各式各樣的平面顯示器，如手機面板、電視、相機螢 幕、PDA、MP3、儀表板等等，甚至是照明設備、背光模組亦可利用 OLED來實現，故OLED具有取代LCD(Liquid Crystal Display，液晶螢 幕)的潛力及趨勢，且已逐漸於顯示器面板上嶄露頭角。
因此想必OLED必定有著LCD無法取代的優點，以下我們將列出
1-2 有機電激發光元件簡介
有機電激發光二極體(Organic Light-Emitting Diodes，OLED)又稱 有機電致發光(Organic Electroluminesence，OEL)是目前近幾年來顯示 器中非常熱門的話題。電激發光(Electroluminesence)是一種以電能去 激發螢光或磷光特性材料而發出“冷光”(Cold Light)
。
OLED的發現最早可以追溯到1963年，M. Pope等人發表了第一 篇有關OLED的文獻[1]。其中提到：施加一大於400 V的電壓 於厚 度約20 mm的Anthracene (圖1-1)，將可觀察到其有發光的現象發 生。不過由於缺乏成熟的薄膜成長技術，一直無法克服過高的驅動 電壓與效率太低的問題，也因此一直無法進入實用化與大量生產的 階段。
圖1-1 Anthracene 化學結構
一直到了1987年，美國柯達公司的鄧青雲博士(Ching W. Tang)與 S. A. VanSlyke發表了以真空蒸鍍技術，將有機小分子材料Alq3
(Tris-(8-hydroxyquinolinol)aluminum) (圖1-2)以及HTM-2 (圖1-3)製作
成雙層結構的電激發光元件[2]；其元件不管是量子效率或是驅動電 壓，皆有突破性的改善，引此開啟了OLED的研究熱潮。
圖1-2 Alq3化學結構
圖1-3 HTM-2化學結構
1990年，英國劍橋大學J .H. Burroughes等人首先以共軛結構之聚 對苯乙烯(Poly-p-phenylenvinylene, PPV) (圖1-4)高分子材料作為發光 層，氧化銦錫(Indium tin oxide, ITO)與鋁分別作為陽極與陰極，製作
之後為了改良PPV之發光效率、溶解度、成膜性以及調變其發光 波長，許多PPV的衍生物相繼被合成出來，例如CN-PPV[4] (圖1-5)、
RO-PPV[5] (圖1-6)以及PF[6] (圖1-8)系列材料。
圖1-4 PPV化學結構
圖1-5 CN-PPV化學結構
圖1-6 RO-PPV化學結構
圖1-7 PF化學結構
1992年，UNIAX公司的Gustafson等人發表了以MEH-PPV (圖1-8) 塗佈於聚苯胺(Polyaniline, PANI) (圖1-9)導電高分子與聚乙烯對苯二 甲酸酯(Polyethlene terephthalate, PET) (圖1-10)透明基板上，接著鍍上 金屬電極，製作出可撓式的高分子電激發光元件[7]。
圖1-8 MEH-PPV化學結構
圖1-9 PANI化學結構
圖1-10 PET化學結構
發展至今依發光材料之不同，可區分為兩種技術類型，一種是以 小分子系(Small Molecule)作為有機發光層，以OLED作為泛稱；另一
調整顏色，PLED則是以不同取代基導入高分子系統直接合成得到不
顯示器廠商 Pioneer、TDK、NEC、東芝、
Sharp、三洋電機等
Seiko Epson、Uniax、DuPont、
Philips、HP 、Delta-opto 等
優點
高分子電激發光元件由於有低成本、製程簡單、可撓性以及可大 面積化的特性，因此各界也積極投入研究。不過由於PLED採用濕製 程，因此必須避免重複塗佈後破壞薄膜結構；由於無法像OLED額外 加入載子傳輸層與載子阻擋層等複雜結構，因此除了改善發光材料之 發光特性之外，也必須兼顧其載子傳輸特性。若能同時擁有良好之發 光特性與載子傳輸特性，將能突顯出PLED製程簡單之優點。
旋轉塗佈製程方法相當簡單，如圖1-11所示：將高分子溶液滴在 以高速旋轉的基板上，利用離心力的原理將溶液均勻分佈在基板上，
將溶液烤乾之後就可得到一均勻薄膜。這種塗佈技術雖然比真空蒸鍍 技術簡便許多，但是卻難以達到全彩化。
(1)以注射筒滴下溶液 (2)旋轉塗佈均勻薄膜 (3)塗佈完成並以加熱盤烤乾 圖1-11 旋轉塗佈圖解
小分子OLED可藉由熱蒸鍍、搭配金屬遮罩與精準對位技術，達 到全彩化；高分子電激發光元件則發展出噴墨列印(Ink-jet printing)，
各 種 高 分 子 溶 液 精 準 塗 佈 在 基 板 上 ， 以 達 到 全 彩 化 的 方 式 [10][11][12][13]。
表1-2 旋轉塗佈與噴墨列印之比較[14]
Characteristic Spin-coating Ink-jet printing Patterning capability No patterning
capability.
Capable of patterning with micrometer resolution.
Large device area capability
Sensitive to dust particles and substrate defects, and not suitable for large area
processing.
Not sensitive to substrate defect, and it is a better technology for the fabrication of large area device.
Efficiency of using material
More than 99% of polymer solution is wasted.
Less than 2% of the material is wasted.
Multicolor display fabrication capability
No multicolor patterning capability.
Ideal for multicolor patterning.
由表1-2可以得知噴墨列印不管在圖形化能力、大面積化能力、多 彩化與材料使用率都有不錯的表現，只要能掌握以上關鍵要素，噴墨列 印將是高分子電激發光元件的一大利器。
噴墨列印技術雖然為近年來一突破性的技術，但仍然有一些關鍵 要素需要克服：
(1) 能否精確定位
(2) 液滴是否符合畫素大小 (3) 液滴大小之一致性等
1-3 有機電激發光元件結構與發光機制
有機電激發光元件基本上是由電子注入層(Electron Injection Layer, EIL)、電洞注入層(Hole Injection Layer, HIL)、電子傳輸層 (Electron Transporting Layer, ETL)、電洞傳輸層(Hole Transporting Layer, HTL)、發光層(Emitting Layer, EML)、陰極(Cathode)金屬與陽 極(Anode)金屬所組成，如圖1-12所示。
圖1-12 有機電激發光元件基本結構示意圖
有機電激發光的步驟為：
(1)電子由陰極注入、電洞由陽極注入
(2)由於外加電壓的影響，使得電子與電洞漂移至發光層 (3)電子與電洞於發光層中再結合
(4)因再結合而形成激子
(6)激子以光的形式將能量釋放 如圖1-13所示：
圖1-13 有機電激發光步驟
注入層的作用是使得陽極的功函數(Work Function)，與有機材料 的最高能階(Highest Occupied Molecular Orbital；HOMO)，以及陰極
Orbital；LUMO)，都有良好的匹配，使得電洞與電子能順利的由電極
圖1-14 有機電激發光機制
陽極金屬選用高功函數且透明的ITO，而陰極金屬則是使用低功 函數的金屬，如In、Mg、Ca、Li等，但通常低功函數金屬活性很大，
很容易腐蝕電極，所以通常選擇合金(如Mg:Ag及Li:Al)作為陰極保護 層來增加電極的穩定性。